JPS5914847A - 超音波プロ−ブ及び該プロ−ブを使用するエコ−グラフ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセクタ走査用超音波プローブに係り、該プロー
ブは、異なる方向に超音波バーストを送イばし対応する
エコーを受信するように構成されており、より特定する
ならば、本発明はプローブの可動アセンブリの角位置決
め用手段に係る。更に本発明は、このようなプローブを
備える改良型エコーグラフ装置に係る。

従来型超音波プローブは可動アセンブリを含み、該アセ
ンブリはケース内で軸に対して回転可能に取付けられて
おり、また該アセンブリはケースの外方向に超音波ビー
ムを照射し対応するエコーを受信するようＶｃ１＃成さ
れており、これによって所与のセクタの完全な探査を行
い、該セクタの画像ｆ：再構成し得る。従って、可動ア
センブリの所与の角位置に対して形成される送信−受信
系列には、その後に再構成される画像の「ライン」が対
応する。可動アセンブリは、圧電トランスデユーサ自体
から、或いは固定トランスデユーサにより発生される超
音波ビームを反射するミラーから形成され得る。セクタ
走査は、軸を中心に可動アセンブリを揺動させることに
よって得られ、また、数個のトランスデユーサを有し一
定の速度で回転される円筒形可動アセンブリを使用する
ことにより同等の結果が得られる。

上記型のプローブ（主に揺動型プローブ）を使用する際
に生ずる問題のひとつは、同一の角位置に送信バースト
または「破壊（ａｈｏｔ！ｌ）Ｊをトリガするために可
動アセンブリの角位置を常に正確に定位させるという点
である。画像を再構成するために必要な異なる破壊の各
位置の精度は、笑際、画像の質に重要な要素となる。精
度が良好であれば各ラインは画像中で相互に正確に配置
され得、また画像相互のライン位置は安定化され得る。

この問題を解決するために、可動アセンブリのモータに
連結されたサーボ制御系を介して該可動アセンブリの揺
動を最大限に直線化する試みがなされている。まだ、単
に可動アセンブリの角付＃を決定し、この位置決めを表
わす信号から「破壊」をトリガする方法も行われている
。いずれの場合も、ザーボ制御エラー信号を生成するた
め、或いは角位置ｆ：実現するために、モータに連結さ
れた装置（例えば高精度ポテンシオメータ）が必要であ
るが、これらの装置は場所をとｐ、また時間と共に不安
定になｐ易い。前記装置は可動アセンブリから一定の距
離を隔てて配置されなければならない。

従って連結は機械的方向転換システムを介して行われる
ことになる。該システムの動作の質に関係なく、自由運
動を完全に除去することはできず。

該自由運動は揺動可動アセンブリを有するプローブ中で
特に重大な影響をもつ、何故なら該自由運動は運動方向
と常に逆方向に活動し始めるからである。主にこのよう
な原因によって上記型のプローブの損耗及び撹乱が生じ
る。

更に、所請「アナログ」信号全供給するすべての前記位
置決め装置の精度は内在的に限定されるので、ディジタ
ルプロセシングシステムにより使用可能な情報を供給す
る増分コーグを適用することが次第に望ましいと思われ
てくる。本発明はセクタ走査用機械的プローブへの増分
コーグの適用ｆ：提案することにより、上述の問題を解
決するものである。

更に明確に述べると、本発明は回転可動アセンブリ、特
に超音波プローブのセクタ走査を実施する揺動回転アセ
ンブリを含む超音波プローブに係り、該プローブに於い
て、該可動アセンブリはデータが書込壕れる少なくとも
１個の角位置決め用トラック金倉み、該位置決め用トラ
ックは、該可動アセンブリの運動により形成された１個
の行路を描き、該データの読取用手段が該行路の一点に
対向するように配置される。

上記記載の位置決め用トラックは磁気型（増分磁気コー
ドを形成する連続的）９ルスが記録されている単純な磁
気テープ）或いは光学型（吸収ゾーンにより分離される
小さい反射シー／の連続によって形成される）であｐ′
４る。

当然のことながら、前者の場合上記読取手段は磁気ヘッ
ドにより形成され得、他方後者の場合該読取手段は光−
電気変換器に接続されたオプテイカルファイノ々配列に
よって形成され得る。いずれの具体例が採用される場合
にも、上記手段は信頼度及び精度の非常に高い増分角コ
ーグを構成し、骸コーダは可動アセンブリの運動を直接
弐わす（形成及び増幅後の）電気／Ｑルス列を発生し得
、各ノ（ルスは予め決められた回転角成分を表わすこと
が容易に理解されよう。角位置決め用トラックは可動ア
センブリと一体的に形成されているので、この型の増分
コード化は時間と共に不安定となる虞れがない。

パルス列は別々に使用され得る。

まず第１に１．Ｑルスは超音波バーストを直接トリガす
るため、及びリフレッシュメモリのアドレス手段を駆動
するために使用され、該リフレッシュメモリは、各７９
−スト後に受信されたエコーの処理の結果得られた情報
を蓄積すべく構成されていることが明らかである。

上記の目的のために、本発明は捷だ上記記載に従うプロ
ーブに連結されたエコーグラフ装置に係り、該装置は該
プローブの超音波トランスデユーサに信号供給する励起
信号ジェネレータを含み、該ジェネレータは同期化手段
を含み、該同期化手段の１個の入力は、上記の角位置決
め用トラックに書込まれたデータの読取用手段に接続さ
れる。

留意すべき点として、該読取手段から出た）９ルスによ
り同期化されたバーストは、可動アセンブリの運動の往
復に対して何ら不都合を与えずに形成され得、他方、従
来使用されていたサーボ制御アナログシステムは、完全
に対称形の運動を得ることが技術的に困難でおったため
、大抵の場合すイクル当たり１回しか有効な走査は得ら
れなかった。従って、本発明の利点のひとつは、画像形
成速度を著しく増加し得るという点である。

プローブに連結された増分コーグからのパルスは、可動
アセンブリの駆動用モータの速度サーボ制御手段全駆動
するために使用され得る。従って、ある種のエコーの受
信を妨は画像の再構成を攪乱し得る突発的な加速が排除
される。

更に該ノ耐ルスは、可動アセンブリの駆動モータの位置
サーボ制御手段を駆動するために使用され得る。実際、
ある種の検査、特に心臓検査の場合、選択されたバース
ト開始位置（画像のラインに対応）にプローブの可動ア
センブリを固定し、この方向に従って検査された部位の
運動を視覚化することが好ましい。

可動アセンブリ自体と連結された増分コーグにより駆動
される位置サーボ制御は、上記型の検査に於ける可動ア
センブリの定位の精度及び安定度を著しく改良する。

本発明の詳細及び他の利点は添付図面を参考にして以下
に記載される。

第１図に図示されたプローブは開口部１２を有するケー
ス１１を含み、該開口部は青透過性可撓壁１３により閉
止され、該壁と対向して可動アセンブリ１４がシャフト
１５に対して揺動可能に取付けられる。揺動可動アセン
ブリ１４は圧電結晶１６を含み、該圧電結晶は開口部１
２の前面に配置され、ケースの後方に伸延して複合材料
ブロック１７を形成する。従来通９、該ブロックは例え
ば後方波を吸収するためにタングステンのような質量の
大きい物質、或いは後方波を開口部１２にむかって前方
波と同位相に反射させるために質量の小さい物質をチャ
ージされた合成樹脂から構成され得る。本発明に従うな
ら、峡ブロック１７はシャフト１５を対称軸とする中日
筒形状に形成され、該軸に平行な円筒状側面部１８は、
データが記録される角位置決め用トラック１９を担持す
る。

従って、該角位置決め用トラックは、可動アセンブリ１
４の運動によ多形成される円の弧に沿って１個の行路を
描く。賠データの読取手段２０Ｖｉ咳行路の１点に対向
するように配置される。第１図の例に於いて、トラック
１９は磁気テープセクション１９ａにより形成されてい
る。実際、該磁気テープセクション上には厳密に一定な
周波数のノ９ルス列が記録される。従って各ノ（ルスは
可動アセンブリの予め決められた回転角を表わす。自然
のことながら、この場合読取手Ｒ２０は単一の磁気ヘラ
Ｐにより形成され、該ヘッドのエアギャップはトラック
１９に対向して配置される。第２図に明示されるように
、数個のトラック例えば１９を磁気テープセクション１
９＆の表面上に記録することが好ましい。この場合、磁
気ヘッド２０は予め記録されたトラックと同数のエアギ
ャップとコイルとを含む。従来通ｐ、可動アセンブリ１
４は適当な運動変換メカニズムを介してモータ（図示せ
ず）によｐ駆動される。このモータ２１は第４図に略示
される。

第２図に図示された第２番目のプローブの具体例に於い
て、類似の構成要素には同一の符号がつけられておりこ
れらについては繰返し記載されない。該プローブは、プ
ローブと連結された光学コーグが光学型であり磁気型で
ないという点に於いて前述のプローブから区別される。

ブロック１７の側面１８は、少なくとも１個好ましくは
２個の角位置決め用トラック２９．３（ｌ担持する。

各トラックは、複数の等間隔に配置された反射ゾーン３
９により形成され、該ゾーンは吸収ゾーンにより分離さ
れ、読取手段はオプティカルファイバ３２．３３．３４
の配列及び光−電気変換器３６を含む。図示例に於いて
、ファイバは２本ずつ結合され、１組を成す２本の７ア
イパの端末は、位置決め用トラックに対向するように並
置され、光−電気変換器は該ファイバの他方の端末に連
結される。各７アイ・４組に於いて一方のファイバ（３
２ａ、３３ａ、３４ａ）は光源（変換器３６内部に配置
）に連結され、他方のファイバ（３２ｂ。

３ａｂ、３４ｂ）は変換器の光学信号入力に永久的に連
結される。該変換器は３個の等しいセクション１３２．
１３Ｂ、１３４を含み、誼セクションはそれぞれファイ
バ組３２．３３及び３４によｐ生成された光学信号を処
理し、販セクションはそれぞれ電気信号出力Ｓ１、Ｓ２
及びＳ３を會む。オプティカルファイバ３２弊及び３２
ｂの端＊はトラック２９と対向するように配置され、他
方ファイバ３３ａ及び３３ｂの端末社トラック３０と対
向するように配置される。ファイバ３４＆及び３４ｂの
端＊は付加トラック３１と対向するように配置され、骸
トツツクは例えに円筒表面１８の一端に唯１個の反射ゾ
ーンを含む。該付加トラックの役割は、光−電気変換器
の出力ｓ３に周期的に現れるサイクル開始信号を発生す
るととである。可動アセンブリの揺動運動の２分の１周
期毎に２個の電気ノ３ルス列がそれぞれ出力Ｓ１及びＳ
２に現われる。トラック２９及び３００反射ゾーンは９
０゜の位相ずれを示しておシ、従って位相ずれは第３図
に示されるように出力＄１及び８２に共通の電気、ｅル
ス列の間に再現される。出力Ｓ１及びＳ２は排他的ＯＲ
型ゲート３８の２個の入力に接続され、従って核ゲート
の出力Ｓに現われる信号は２倍の周波数を有する（第３
図参照）。

同時に読取られる２個の平行なトラック上で９０’の位
相ずれを有する信号を使用することにより、ふたつの利
点が生じる。第３図に明示されるように角度コード化の
ピッチは２で割られ、また出力Ｓ１及びＳ２に現われる
信号間の位相ずれの符号の関数として、可動アセンブリ
１４の揺動運動の方向をいつでも知ることができる。

轟然のことながら、この多重トラック配列は第１図の具
体例と完全に置換可能である。

１５− 第４図は、第１図ｔｆｃは第２図に従うプローブと連結
されるエコーグラフ装置を示す、誼装置紘従来通ｐ１励
起信号ジェネレータ４１を含む送信−受信ユニット４０
と、ト２ｙスデューサ１６に接続された（接続部４３）
受（Ｐｔ囲路４２とを含む。

回路４２は、各バースト開始後にプローブによって受信
されるエコー信号を受信及び処理し、ディジタルデータ
を生成し、該データはアドレス手段４４を介してリフレ
ッシュメモリ４３にアドレスされ右。リフレッシュメモ
リ４３はクロックＨのタイミングで読出され、陰極線管
４５の画面上に画像を再構成する。

本発明の他の具体例に於いて、励起信号ジェネレータ４
１は同期化手段を含み、核間期化手段の一方の入力４６
は、プローブの増分コーグの読取手段によυ生成された
信号を受信する。更に明確に述べると、入力４６は排他
的ＯＲゲート３８の出力Ｓに接続される。またアドレス
手段４４は、１６− 同様にゲート３８の出力Ｓに接続された駆動入力４７を
含む。更に、上述したように、エコーグラフ装置はモー
タ２１の速度サーボ制御子ＲＶによって補われ、咳手段
自体はゲート３８の出力に生じる信号によって駆動され
る。加えて、本発明によシ提供される他の有利な具体例
に従うならば、位置サーボ制御手段Ｐを速度サーボ制御
手段（スイッチ４８）に換えることができ、それによっ
て所与の角位置に於けるプローブの揺動運動を制止し得
、位置サーボ制御手段自体は、ゲー１３８の出力Ｓに生
じる信号によって駆動される。

通常動作中、送信−受信ユニット４０、アドレス手段４
４及び速度制御されたモータ２１はパルス列によって駆
動され、該パルス列ｕゲー１３８の出力に生じ、蓄積さ
れた全ディジタルデータは、可動アセンブリ１４の高精
度及び非可変の角位置に於いて受信されるエコーを表示
するであろう。

また、位置サーボ制御手段がスイッチ４８によつて稼動
される時、出力Ｂ送出された。Ｑルスを計測することに
よシ可動アセンブリ１４を選択された角位置に導き、保
持することができる。この動作例に於いて、視覚化され
得るのは検査された部位の画像ではなく、高精度のバー
ストの方向に従うエコーの進化である。

轟然のことながら、本発明は上述のプローブ及びエコー
グラフ装置に限定されない。特にプローブに関しては、
増分コーグを形成する手段が、周辺部に複数個の圧電ト
ランスデユーサを含むホイールプローブに容易に適用し
うろことは明白である。角位置決め用トラックはこの場
合、トランスデユーサｖｒ有するホイールの側面の一部
に容易に配置され得る。該増分コーグから生成された電
気信号は、この時特に超音波バーストをトリガするため
及びホイールの回転速度を調整するために使用され得る
。他の変形は例えば第２図の具体例によって実施され得
、咳図では１対のオプティカルファイバは各角位置決め
用トラックと連結されている。交互に送信と受信とが行
われるトラック１本に対して、唯１本のオプティカルフ
ァイバが使用されることが想定され得る。即ち、本発明
は使用される手段が特許請求の範囲に含まれるのであれ
は、如何なる同等の技術的手段をも含み得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う超音波プローブの第１番目の具
体例を示す一部切欠斜視図、第２図は、本発明に従う第
２着目の具体例を示す一部切欠斜視図、第３図は、本発
明に従う超音波プローブ、例えば第２図のプローブを備
える増分コーグから発生される電気信号の波形図、及び
第４図は、本発明に従うプローブを備えるべく構成され
たエコーグラフ装置の概略ブロック図である。 １１・・・ケース、１２・・・開口部、１３・・・　可
撓壁、　　１４・・・可動アセンブリ、１５・・・　シ
ャツ　ト、１６・・・トランスデユーサ、１７・・・複
合材料ブロック、　　１９，２９，３０・・・トラック
、２０・・・読取手段、　　３２．３３．３４・・・オ
プティカルファイバ、３６・・・光−電気変換器、３８
・・・ＯＲゲート、４１・・・ｍ号シ：ｒ−ネレータ、
　４３・・・リフレッシュメモリ、４４・・・アＰレス
手段、　４５・・・陰極線管、４８・・・スイッチ。 代理人弁坦士今　　村　　　元

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）回転可動アセンブリ、特に超音波セクタ走査を形
   成する揺動型回転アセンプＶ＋會む超音波プローブに於
   いて、該可動アセンブリはデータが書込まれる少なくと
   も１個の角位置決め用トラックを含み、該位置決め用ト
   ラックは該可動アセンブリの運動によって形成される１
   個の行路を描き、該データの読取用手段は該行路の１点
   に対向するように配置されることを特徴とする超音波プ
   ローブ。 （２）　　該可動アセンブリは、回転軸に平行で峡角位
   置決め用トラックを担持する円筒形側面部分を含むこと
   ｔ−特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のプローブ
   。 （３１該角位置決め用トラックは磁気トラックでおり、
   該読取手段は主に磁気ヘッドによって構成されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のプローブ。 （４）該角位置決め用トラックは、吸収ゾーンによって
   分離される複数個の等間隔配置型反射ゾーンを含み、読
   取手段は少なくとも１本のオプテイカルファイノｔ＝ｉ
   含み、該オプティカルファイバの一端は該行路と対向す
   るように配置され、１オプテイカルフアイバの他端には
   光−電気変換器が接続されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のプローブ。 （５）２本の平行なオプティカルファイバ々を含むプロ
   ーブであり、該オプティカルファイバのそれぞれ一端は
   該角位置決め用トラックと対向するように配置され、該
   オプティカルファイバの一方は光源と永久的に接続され
   、他方は該光−電気変換器の光学信号入力に永久的に接
   続されることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   のプローブ。 （６）２本の平行な角位置決め用トラックが各読取手段
   に連結されるように配置され、各トラックは記録された
   周期的信号を含み、該２個の信号は９０°の位相ずれを
   示すことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のプ
   ローブ。 （７）第３番目の角位置決め用トラックと対応する＠、
   取手段とを含み、該位置決め用トラックは１個の記録さ
   れたパルスを含むことを特徴とする特許請求の範囲第６
   項に記載のプローブ。 （８）特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記
   載のプローブに連結されるエコーグラフ装置であり、該
   装置は、該プローブの超音波トランスデユーサに信号供
   給する励起信号ジェネレータを含み、該ジェネレータは
   同期化手段合金み、該同期化手段の１個の入力は、該角
   位置決め用トラックに書込まれたデータの該読取用手段
   に接続されることを特徴とするエコーグラフ装置。 ｆ９＋Ｍトランスデユーサにより受信されるエコーを表
   わす信号を蓄積すべく構成されたメモリを含み、該メモ
   リのアドレス手段は該読取手段に接続されると共に該読
   取手段により駆動されることを特徴とする特許請求の範
   囲第８項に記載のエコーグラフ装置。 （１■　該可動アセンブリの駆動用モータの速度のサー
   ボ制御用手段を更に含み、該サーボ制御手段は、該読取
   手段に接続され該読取手段によって駆動されることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項に記載のエコーグラフ装
   置。 （Ｉｌｌ　　該可動アセンブリの駆動用モータの位置サ
   ーボ制御用手段を更に含み、該サーボ制御手段は対応す
   る信号を受信すべく該読取手段に連結され、該信号は該
   可動アセンブリの所与の角位＊を決定するために使用さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載のエ
   コーグラフ装置。